Huomaa! Kurssikuvaus vahvistetaan kahdeksi lukuvuodeksi kerrallaan ja esimerkiksi osaamistavoitteet, arviontimenetelmät ja keskeinen sisältö pysyvät pääsääntöisesti samana. Kullakin toteutuskerralla voidaan kuitenkin kurssiesitteen avulla tarkentaa ja muuttaa kurssin toteutustapaa, kuten kontaktiopetuksen järjestämistapaa, arviointimenetelmien painotusta tai materiaaleja.
OSAAMISTAVOITTEET
- Kurssin suoritettuaan opiskelija osaa suorittaa fysikaalisia mittauksia ja analysoida saamiaan tuloksia,
- laskea varausjakauman aiheuttaman sähkökentän ja potentiaalieron yksinkertaisissa geometrioissa,
- laskea sähkövirran aiheuttaman magneettikentän ja varattuun hiukkaseen tai virtajohtimeen kohdistuvan voiman magneettikentässä,
- määrittää induktiojännitteen sekä indusoituneen sähkökentän,
- määrittää virrat, jännitteet ja tehot vaihtovirtapiireissä,
- tunnistaa sähkömagneettisen säteilyn aaltoliikkeenä eteneviksi sähkö- ja magneettikentiksi.
Laajuus: 5
Aikataulu: 12.01.2021 - 24.02.2021
Vastuuopettaja (voimassa 01.08.2020-31.07.2022): Ville Havu, Jani Sainio
Vastuuopettaja (koskee tätä kurssikertaa): Ville Havu, Jani Sainio
Kurssin yhteystiedot (voimassa 09.12.2020-21.12.2112):
Yhteydenotot sähköpostitse: etunimi.sukunimi@aalto.fi
Kurssin CEFR-taso (koskee tätä kurssikertaa):
Opetuskieli ja suorituskielet (voimassa 01.08.2020-31.07.2022):
Opetuskieli: suomi
Suorituskielet: suomi
SISÄLTÖ, ARVIOINTI JA KUORMITTAVUUS
Sisältö
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Aina välttämätön aines: Tietäminen: Sähkökentän ja magneettikentän vektoriluonne, vuointegraalin ja viivaintegraalin käsitteet; Gaussin laki; Potentiaaliero; Sähkökentän energia; Kapasitanssi; Eristeet ja permittiivisyys; Magneettinen voima ja Amperen laki; Faradayn induktiolaki, Lenzin laki ja induktanssi; Värähtelypiirit, pakkovärähtelijä, vaihe-ero ja resonanssi; Maxwellin yhtälöt, sähkömagneettinen aaltoliike ja intensiteetti. Soveltaminen: Symmetrisen varausjakauman sähkökenttä Gaussin lain avulla, potentiaaliero sähkökentän avulla; Magneettikenttä Ampèren lain avulla, virtajohtimeen tai varaukseen kohdistuva voima(vektori) magneettikentässä; Johdinsilmukkaan indusoitunut jännite; Virta ja jännite kondensaattorille ja kelalle tasa- ja vaihtovirtapiirissä, resonanssitaajuus; Sähkö- ja magneettikentän lausekkeet sähkömagneettiselle aallolle. Tarpeellinen ja täydentävä aines: Tietäminen: Superpositioperiaate sähkökentälle, potentiaalille ja magneettikentälle; Sähkökentän ja magneettikentän energiatiheys; Sähkökenttä ja varauksen jakautuminen johteessa, tasapotentiaalipinnat; Biot-Savartin laki ja liikkuva varaus magneettikentän aiheuttajana; Indusoitunut sähkökenttä; Aikavakio ja tehokerroin; Kenttämuutosvirta; Sähkömagneettisen aaltoyhtälön johtaminen; Poyntingin vektori; Säteilypaine. Soveltaminen: Jatkuvan varausjakauman sähkökenttä, sähkökenttä potentiaalin avulla; Magneettikenttä käyttäen Biot-Savartin lakia; Hetkellinen virta RC-ja RL-piirissä, teho vaihtovirtapiirissä.
Toteutus, työmuodot ja arvosteluperusteet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Luennot, harjoitukset, laboratoriotyöt, tentti.
Koskee tätä kurssikertaa:
Kevään 2021 kurssin suorittaminen koostuu viidestä osiosta:
- Tentti, josta voi saada enintään 30 pistettä
- Laskuharjoitukset, joista voi saada enintään 30 pistettä
- Luentojen esitehtävät, joista voi saada enintään 10 pistettä
- Viikottaiset kertaustehtävät, josta voi saada enintään 10 pistettä
- Laboratoriotyöt, jotka on suoritettava hyväksytysti ja joista voi saada enintään 20 pistettä
Maksimipistemäärä on siis 100 pistettä. Lopulliset pisteet lasketaan siten, että laskuharjoitusten, luentojen esitehtävien ja kertaustehtävien yhteispisteet ovat korkeintaan neljä kertaa tentistä saadut pisteet. Matemaattisesti siis, kun
T = tenttipisteet
LE = luentojen esitehtävät
LH = laskuharjoituspisteet
VK = viikottaisten kertaustehtävien pisteet
LB = laboratoriopisteet
niin lopulliset pisteet ovatP = T + min(4·T, LE+LH+VK) + LB
Osasuoritukset ovat voimassa siihen asti, kun kurssi järjestetään seuraavan kerran. Kevään 2021 suoritukset ovat voimassa vuoden 2021 loppuun poislukien laboratoriotyöt jotka ovat voimassa vielä kevään 2022 kurssilla eli jakson III/2022 loppuun.
Työmäärä toteutustavoittain
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Kontaktiopetus 52 h, itsenäinen työskentely 80 h.
PERUSTIETOJA
Oppimateriaali
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Douglas C. Giancoli, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 4th Edition, Pearson Prentice Hall.
Korvaavuudet
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Vastaavat kurssit PHYS-A0130/PHYS-A1130/PHYS-A3132 Sähkömagnetismi ja PHYS-A5130 Elektromagnetism.
Kurssi korvaa kurssin PHYS-A3130 Sähkömagnetismi (ENG), Tfy-3.1193 Fysiikka IIA tai Tfy-3.1253 Fysiikka IIA. Kurssin voi korvata kurssilla PHYS-A3130 Sähkömagnetismi (ENG) tai kahdella vanhalla fysiikan peruskurssilla, joista toinen on Tfy-3.1193 Fysiikka IIA tai Tfy-3.1253 Fysiikka IIA ja toinen mikä tahansa muu vanha fysiikan peruskurssi (Tfy-3.1xxx Fysiikka IA, Fysiikka IB, Fysiikka IIB tai Laboratoriotyöt).
Esitiedot
Voimassa 01.08.2020-31.07.2022:
Lukion pitkä matematiikka, lukion oppimäärän kurssit FY3, FY4, FY5, FY6 ja FY7 (LOPS 2003) tai FY3, FY4, FY5 ja FY6 (LOPS 2015) soveltuvin osin sekä Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 tai vastaavat tiedot.